来源：《工业建筑》2025 年第 2 期

作者：苏明远，李沐阳，张思琪

出处：《工业建筑》2025

摘要

冷弯型钢复合墙板是装配式钢结构住宅的核心围护与抗侧构件，传统湿法连接工艺存在施工周期长、现场湿作业多等弊端，干法连接节点的抗震受力性能与构造优化是行业研究热点。本文设计 4 组不同干法连接构造的冷弯型钢复合墙板试件，开展低周往复加载试验，对比自攻螺钉连接、卡扣式连接、螺栓挂接三种方案的抗侧承载力、滞回特性与破坏模式；分析面板厚度、龙骨间距对墙板抗震性能的影响规律，揭示干法连接节点的传力机理与损伤演化路径；提出适用于装配式住宅的墙板干法连接优化构造，形成配套施工工艺要点。研究表明：卡扣 - 螺钉混合连接方案兼具施工效率与抗震性能，墙板极限抗侧承载力较纯螺钉连接提升 14%，施工效率提升 30% 以上。

Abstract

Cold-formed steel composite wall panels are core enclosure and lateral resistance components of prefabricated steel structure residences. Traditional wet connection processes have disadvantages such as long construction period and extensive on-site wet work. The seismic performance and structural optimization of dry connection joints are a research hotspot in the industry. Four groups of cold-formed steel composite wall panel specimens with different dry connection structures were designed and subjected to low-cycle reversed loading tests. The lateral bearing capacity, hysteretic characteristics and failure modes of self-drilling screw connection, snap-fit connection and bolt hanger connection were compared. The influences of panel thickness and keel spacing on seismic performance were analyzed, and the force transfer mechanism and damage evolution path of dry connection joints were revealed. An optimized dry connection structure for wall panels suitable for prefabricated residences was proposed, together with key construction process points. The research shows that the snap-screw hybrid connection scheme combines both construction efficiency and seismic performance. The ultimate lateral bearing capacity of the wall panel is 14% higher than that of pure screw connection, and the construction efficiency is increased by more than 30%.

一、研究背景

1. 装配式钢结构住宅的产业需求

在建筑工业化与双碳政策推动下，装配式钢结构住宅凭借绿色环保、施工高效、空间灵活等优势进入规模化推广阶段。冷弯型钢复合墙板集围护、保温、抗侧功能于一体，是住宅体系中关键的部品部件。

2. 传统连接工艺的应用瓶颈

当前冷弯型钢墙板与主体结构连接多采用现场焊接 + 抹灰的湿法工艺，现场湿作业量大、施工周期长，且焊接质量受人工因素影响波动大，难以适配装配式建筑高效建造的要求。

3. 干法连接技术的发展局限

干法连接凭借无湿作业、装配速度快的特点成为发展方向，但现有卡扣、挂接类干法节点普遍存在连接刚度不足、地震作用下易滑脱、抗侧承载力偏低等问题，制约了其在高设防烈度地区的应用。

二、研究内容

（一）墙板试件设计与加载方案

设计 4 组足尺冷弯型钢复合墙板试件，变量包含连接方式（自攻螺钉、纯卡扣、螺栓挂接、卡扣 - 螺钉混合）、面板厚度、龙骨间距。采用水平低周往复加载模拟地震作用，测试墙板抗侧刚度、极限承载力、耗能能力与破坏形态。

（二）不同干法连接方案性能对比

试验结果显示：纯卡扣连接施工速度最快，但初始刚度低，加载后期易出现卡扣滑脱，属于脆性破坏；自攻螺钉连接承载力稳定但现场作业量大；卡扣 - 螺钉混合连接方案结合两者优势，初始刚度与极限承载力接近纯螺钉方案，同时装配效率显著提升，滞回曲线更饱满，耗能能力更优。

（三）关键参数影响规律分析

通过参数拓展分析发现：面板厚度从 12mm 提升至 18mm 时，墙板抗侧承载力提升 22%，但自重增加明显；龙骨间距由 600mm 缩小至 400mm，墙板刚度提升 17%，且能有效抑制面板斜向裂缝发展。综合性能与经济性，推荐高烈度地区采用 15mm 面板 + 400mm 龙骨间距的配置。

（四）构造优化与施工工艺要点

针对卡扣节点易滑脱的缺陷，优化卡扣咬合齿形与限位挡边构造，增加防脱锁定装置。总结形成干法墙板标准化施工流程：基层定位放线→卡扣底座安装→墙板吊装就位→锁定加固→缝隙打胶密封，明确各工序质量控制要点。

三、主要结论与工程建议

综合以上研究，可以得出以下主要结论：

1. 卡扣 - 螺钉混合干法连接方案可在保证抗震性能的前提下大幅提升施工效率，综合技术经济性最优，适合在装配式钢结构住宅中推广应用。
2. 面板厚度与龙骨间距是影响墙板抗侧性能的关键参数，6 度及以下设防烈度地区可选用 600mm 龙骨间距，7 度及以上地区建议缩小至 400mm。
3. 优化后的带防脱装置卡扣节点，可有效避免地震作用下的滑脱破坏，节点延性提升 30% 以上。
5. 建议高烈度地区的装配式钢结构住宅项目，优先选用卡扣 - 螺钉混合干法连接墙板；施工过程中严格控制卡扣底座安装精度，确保墙板就位后咬合到位；对重要立面墙板，可在边角部位增设加强螺钉，进一步提升结构安全储备。